マルチメディアを用いた教育環境の構築とその評価＊
分散型映像編集システムとそれを用いた教材制作一
ＴｈｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈ
Ｍｕｌti-media
浜田耕治松本章花野元哉’１１本正樹
ＫｏｊｉＨａｍａｄａ
ＡｋｉｒａＭａｔｕｍｏｔｏＭｏｔｏｃｈｉｋａＨａｎａｎｏＭａｓａｋｉＹａｍａｍｏｔｏ
Abstract
Ｏｕｒｇｏａｌｉｓｔｏｃｒｅａｔｅａｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａａｉｄｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｅｄｕｃａｔｉｏｎ、Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｈｉｃｈｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈｔｗｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｃｏｎｓｉｓｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅＡｓ
ｏｎｅｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｅｎｖｉｒｏｎｎｌｅｎｔｓ・ａｓｔａｎｄａｒｄｎｌｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａｍａｔｅ‐
rｉａｌｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ、Ａｓｈａｒｄｗａｒｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，distributedreal-timeinlageeditｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒ
ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｄｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｌｎｅｄｉａｎｌａｔｅｒｉａｌｓｉｓdescribcd・Ｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ，ｓｏｍｅｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ
ｎｌａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｕｓｉｎｇｔｈｉｓｎｌｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｅｖａｌｕ‐
aｔｅｄｂｙｅｎｌｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅｎｌａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｌｅｃｔｕｒｅ．
１．緒言
我々は、効果的な講義を行うために映像を用いることが有効であることに注目し、マルチ
メディアを用いた教育環境について研究をおこなってきた」）２）一般に、オリジナルな映像
教材をつくるためには各メディアの特性を熟知した上で、編集システムを用いて映像リソー
スを編集することが重要である。しかしながら従来の映像編集システムでは、制作者は、ス
トーリや画面構成の決定および多様な映像リソースからの映像検索に大部分の時間を消費す
るだけでなく、このシステムに習熟した編集者を必要とするなどの問題点があった。これら
の問題点を解決するためには、Ij1iI人でも教材制作が可能な環境および手法の開発が要求され
る。このためには、環境として競適な映像検索データベースをもち、効率のよい映像リソー
スの作成と編集を行うシステムの構築が必要であり、制作手法として系統的な教材制作の標
準的手順の確立が不可欠である。
本論文は、制作環境として分散型の映像編集システム:小Ｉ）および制作手法として系統的
な手順の標準化5）について提案し、さらにマルチメディア教材を制作し教師付きのCAIツー
ルとして実際に使用することによって、本システムおよび制作手順の有効性を検討したもの
である｡
＊平成５年５月原稿受理
大阪産業大学短期大学部
8９
2．映像教材の利用分野
映像教材には主として次に示す３種類の利用分野が考えられ、それぞれ制作手法が異なる。
・ビデオテープによる自己学習教材
･ＣＡＩ教材：コンピュータのグラフィック機能6）とＣＤ－ＲＯＭやレーザー・ディスクなどの
大容量ランダムディスクの組合せによる教師ありや、教師なしのＣＡＩソフト
･サイエンテイフイック・ビジュアライゼーション：数値計算結果の可視化
いずれも、個人的に利用する[｜的を別にして、学生への教材として提供するためには単な
る映像だけでは意味がなく、プレゼンテーションとしての視点すなわちシナリオにしたがっ
た制作を前提としている,）したがって、講義の流れにi()った映像構成が必要となるため、制
作の前段階で内容と画面構成に対する十分な検討を行わなければならない。さらに、プレゼ
ンテーションでは映像と音声間を時間的に同期をとることがきわめて重要である。このため、
画像や音声の処理および編集を行なう機能を同一のシステム上に構成し、しかもそれらの機
能を有機的に結合できるシステムが要求される。また、このシステムで制作した教材が講義
の中で有効に用いられるためには、教師とシステム間に良好なユーザーインターフェイスが
介在しなければならない。
３．分散型映像編集システム
我々の目的の一つは、利用者'１身の意|叉|にあわせて容易に教材を制作、内容の変更および
教材の活用ができる環境を整備することである。この目的を実現するため、各種の機能を有
機的に結合可能な分散剛映像編集システムの概念の設計を行い実際にシステムを構築した。
このシステムは図ｌ(a)に示すように、３つのシステムブロックからなる。
(1)映像・音声データベースシステム
(2)映像・音声リアルタイム・ネットワークシステム
(3)ユーザー・システム
このシステムブロックは主として図１(b)～(d)の３つの編集モード（利用形態）と関連して
いる。
映像・音声
ユーザー・システム
データベースシステム
図１(a）映像・音声編集システムの基本構成
－９０
図１(b）予備編集モード
映像・音声リアルタイム
映像・音声リアルタイム
ネットワークシステム
ネットワークシステム
、…
映像.
一》
映像・音声
〃…１１Ｗ筋
ユーザー・システム
データベースシステム
サーチとコントロール
図１(d）リアノレタイム編集モード
図１(c）自動編集モード
それぞれのシステムブロック間の関係は以下に示される３種類の編集モードによって異なっ
ている。
３．１編集モード
(1)予備編集モード
このモードは従来のビデオ教材編集のように、あらかじめ作られたシナリオに沿って映像
を編集する形態と類似している。しかし、図ｌ(b)に示すように、映像・音声データベースの
支援によって、ユーザが本格的な編集の前に十分に映像間および音声のマッチングなどのテ
ストおよび評価を行えるところが異なっている。データベースはこの作業中に本編集用の編
集作業手順ファイルを自動的に作成する。
(2)自動編集モード
図ｌ(c)に示すように、編集作業手順ファイルに従って目的とするビデオ映像教材を自動編
集するモードである。この手法は自動編集を中断し任意の時点から(1)の予備編集モードに切
り替えられるのでシナリオの変更が可能である。データベースの支援があるため、編集の効
率が高い。
(3)リアルタイム編集モード
このモードを用いれば図１(｡)に示すように、あらかじめ用意した映像・音声データベース
をもとに、実際の教室においてリアルタイムで編集できる。この場合、教室がいわばスタジ
オであり、教師がディレクターと編集者をかねた作業を行なうことになる。したがって、高
度のリアルタイム性と良好なユーザーインターフェイスが要求される。
9１
いずれのモードでも、本質的に分散されている各種の映像・音声リソースを系統的に扱え
なければならない。このためリソースを以下のように分類した。
3．２リソースの分類
ここでは、リソースを図２に示すように０次から４次までの５種類に分類している。
１次リソース
２次リソース
収録ＺたはCOによる
映佐・音戸
0次リソース
÷
囮艸囹艸
÷
サンプルデータ
エユ
Sユ
３次リソース
４次リソース
サンプルデータに対応した
■集用
スケジューリングファイル
スケジューリングファイル
(エユＩＩＳﾕ）
÷
(ｴｺﾞ）
÷
(sk）
E豆ZIEヨ
エゴ
Sに
図２リソースの分類
・０次リソース人物や自然の映像のように２度と同じリソースを作れないもの、あるいは
作るために時間がかかるリソース．
・１次リソースビデオテープやレーザー・ディスク上にある０次リソースから作られたも
の、またはリアルタイムで作成できるリソースである。
・２次リソース１次リソースをサンプリングしたリソースであり、光ディスクやハード
ディスクに記録される。
・３次リソース１次リソースに対応して２次リソースのインデックス、属性、タイムコー
ド、編集点およびファイルポインタなどの管理ファイルからなる。このファイルには、ユー
ザが２次リソースを用いて予備編集し、さらに、１次リソースを用いて自動編集するのに
必要な情報が含まれている。このリソースはホストシステム上にあり、ホストによって管
理される。
・４次リソースユーザが３次リソースにしたがってチェーンされている２および１次リ
ソースを利用するために作られるユーザのリソースであり、予備編集時に３次リソースへ
のアクセスを行なうためのファイルからなる。自動編集をするためには４次リソースを３
次リソースとしてホストに登録しなければならない。
このようにリソースを階層的に扱うことによって、高度な編集機能を持つシステムを系統的
に構築できる。これらのリソースは分散型コンピュータシステムによって同期制御される。
３．３システムハードウェアの概要
各システムのハードウェア７）８）は、図３に示すように、２次リソースのデータ用のトラ
ンスピュータチャネルおよび映像・音声用のアナログチャネルの２種類のチャネルによって
結合されている。図で示されていないが別の複数個のトランスピュータで構成される’およ
び２次リソース管理システムによって、データベースシステム内のすべてのデバイスが制御
される。
9２
映像・音声リアルタイムネットワークシステム
円ＯＰＰ
（教室）
。。●●●
ユーザー１
カメラ
ﾗｰｺﾆ！
ＯＰ：オペレーション
映佐
￣￣
「戸5=5557
コントローラ
■■￣
スキャン
ボイス・
コンバータ
サウンド
（ＣＧ用）
シンセサイザ
再生用
ビデオ
■■
再生・偉画用
ビデオ
フォント
■■
ジェネレータ
再生・録画用
ビデオディスク
映像・音声
映像
サンプラー
サン
ＲＳ４２２
Ｔ８ｘ３２ａｎｄＣＯＯ４ｘ９
２次リソース
並列処理システム
一一一冊‐
ユーザー用データチヤネル
TＢ
ホスト
|－脇燃小…ﾃﾞｰｰｼ…LL二｣ﾖｰｴﾆｕｌＬ且ﾆﾆﾆﾆﾆﾆﾆﾆニニ
２次リソース管理システム
|＿ｪ±ﾆｯ＊[し薑－－－ﾎｪﾄｼｽﾃﾑ._＿ハー￣￣
１－オーディオＩ
ホストシステム
’
チャネル
－－－－－－－－－－－Ｊ
図３編集システムのデータチャネル
このような分散型アーキテクチャを採用することによって、各種リソースを階層的かつ、
系統的に扱えるようになる。さらに、このシステムはトランスピュータの高度な並列処理能
力をシステムに組み込んでいるため、リソースの追加およびiilll余が容易なフレキシビリティ
の高いシステムとなっている．このため、インターフェイスの良好なＣＡＩシステムの研究・
開発環境ともいえる。
４．映像教材の制作手法の標準化
本編集システムは、従来に比べてより効率的に'決像教材を制作し分析できる環境といえる
が、編集に至るまでに基本シナリオの作成など多くの労力を必要とする作業が存在する。こ
こでは、この労力を低減するための制作手法を提案する。制作に必要なすべての手順は図４
に示される(a)から(9)の作業ブロックに分割される。制作者が行う各ブロックの作業を以下に
示す｡
(a)最初に講義のねらいおよび方法を検討する。
(b)基本シナリオと講義に必要な図を幾通りか作成する。
(c)シナリオおよび映像教材の’次リソースとなる図は講義で実際に使用する過程で最適なも
のが選ばれるに，この選定は、講義の中で学生からのアンケートによって得られた改善点を
基本シナリオに逐次フィードバックすることで行われる。
(d)完成した基本シナリオに従ってコンテ（時間割など制作に必要な指示が記入されたもの）
を作成する。つぎに図５に示される例のように、コンテに(c)で選定された図の略図を加え
た映像教材用の絵コンテを決定する。ここでの略図は’次リソースを作成する際に参考に
される。
9３
(a）
講義内容の検討
↓
(b）
基本シナリオの作成
↓
(c）
基本シナリオの改善
↓
(｡）
コンテおよび絵コンテの作成
↓
(e）
映像素材の制作
(１次リソースの登録）
↓
(f）
rji訂~蘂司
↓
(9)
レーザー・ディスク等への記録
図４映像教材制作手順
Ｐ／
図５絵コンテの様式
(e)完成した基本シナリオに従って、１次リソースを作成しデータベースに登録する。
自動編集およびリアルタイム編集の３種類の機能を用いて編
(()本システムの持つ予備編集、自動編集およびリアルタイム編集の３種類の機能を）
集を行う。
(9)レーザー・ディスク等、使用|=|的に適したメディアに1次リソースが記録され、勒教材は完
成する｡
9４
この制作手111頁は、多数の映像教材を実際に制作した結果を反映しており、ほぼ標準的な手順
となることが確認できている。
５．マルチメディア教材の使用法
第４章で示された手法に従って制作された教材は、手順(e)～(9)でデータベースに登録され
るので、教室からの遠隔制御によって容易に利用できる状態にある。この操作はレーザー．
ディスクに記録された１次リソースを教室からパソコン（PC-9801）によって制御すること
で行われる。また、本システムの持つリアルタイム編集機能は、現在インタラクティブな講
義のツールすなわちＣＡＩツールとして活用されている。この機能を用いれば、教師は講義の
進行に合わせて、映像をスケジューリング（４次リソースを作成）できる。スケジューリン
グの履歴はデータベースに登録されるので、授業の展開方法の研究．分析の基礎資料となる。
６．調査と検討
先に述べたような優れた教育環境を構築するための分散型映像編集システムと、標準化さ
れた映像教材制作手法の有効性を検討するために、我々は、実際にマルチメディア教材を制
作し、講義の中で本システムを使用することによって、どの程度教育効果を上げることがで
きたかを調査した。教材は、コンピュータ・プログラミングに関したものであり、調査は゛命
令の実行篭と、メインプログラムとサブルーチン、を題とする２種類の教材を用いて行われ
た。実験では映像を用いて講義を行った場合と、用いない場合の理解度の差を調べるために
アンケートを取り、同時に講義に要した時間について調査した。アンケートは、表ｌに示す
各項目の理解度をイエスあるいはノウの二者択一で答える方法で行なわれ、項目の説明が終
わった時点で各項目ごとに直ちにアンケート用紙のイエスまたはノウのどちらかの欄に
チェックを入れた。対象者は102名である。調査結果を表２、表３に示す。同じ内容の講義
を行った場合、理解度はほぼ同じ程度であるが、講義時間は、映像教材を用いた場合大幅に
短縮できている。
調査から我々の提案したマルチメディア教育環境が、十分実用的であることが確認できた．
すなわち本システムは、
(aルーザー・ディスクによる映像のランダムアクセスができる。
(b)映像がデータベース化されているので､映像の検索が容易であり、学生とのインタラクティ
ブな授業を確保できる。
(c)分散型システムであるので、教室側からのアクセスに対する映像の応答が速い。
(｡)分散型システムであるので、教室にはコンパクトなシステムを設置するたけであり、学生
に違和感を与えない。
など教育環境に必要な基本的な条件を満たしている。
さらに、本システムはマルチユーザーシステムであり、複数のユーザが多様な映像情報を
含んだ階層的なデータベースを扱うことができる。磁気テープなど大容量メディアからサン
プリングされたランダムアクセス可能なリソースを用いることになり、多大な時間が必要な
予備編集作業をマルチユーザで行なうことができるので、編集効率が向上する。一方、現在
のシステムは教師側の端末にマルチメディア対応でないコンピュータを用いているためユー
9５
ザーインターフェイスが十分でない。このため現在マツキントッシュの優位性に注目し、こ
れを用いたユーザーインターフェイスを開発中である。さらに映像を有効に講義で活用する
ためのシーンの構成方法および図の適切な表示時間など、基本的な未解決の点を解明するた
め調査検討中である。
表１アンケート内容
項目
内容
１
Ａレジスタの働き
２
命令レジスタ
３
入出力ポートの働き
４
房告夛二Z<iiii篤 れ た場合
つ
表２項目１，２，３に関する調査結果（命令の実行）
グループ１
映像無し
グループ２
映像有り
グループ３
映像有り
講義時間（分）
１８
項E(rＷＤ
２
91111
２
；（１１１
f』（111
平EｇＤ
ＮＯ
２
９１１１１
３
RIiil
２
２
９１１{Ｉ
２
；’111
f３Ｉ１ｉ１
ＮＯ
項
項目３（人）
ＹＥＳ
ＮＯ
１２
１１
：’''１１
ＹＥＳ…理解したＮＯ…理解せず（）内は％を示す
表３項目４に関する調査結果（メインプログラムとサブルーチン）
謹檬蕪ぞ
講義時間（分）
項 目４（人）
ＹＥＳ
昌暑無し
１
グループ２
映像無し
６
２
７
KＩｌｉ１
２
ｉＩｌｉ１
グループ３
ＵＵイ美
映像有り
３
ｚ１ｌｉｉＩ
ＹＥＳ……理解したＮｏ．…･理解せず（）内は％を示す
9６
７．まとめ
分散型の編集システムを構築し映像教材の制作手法を提案した。本編集システムを用いて
オリジナルな教材を制作し実際に使用することによって、本システムがマルチメディアに対
応した教育環境として適していることを確認できた。また提案した制作手法を用いれば、講
義の内容を検討することと並行してシナリオ作成ができ、さらに講義中に使われた図を１次
リソースとして映像データベース化できるので、良質な教材を制作できるばかりでなく時間
および労力を低減できる。本手法によって制作された映像教材を使用した結果、本手法は教
師自ら映像教材を制作するための標準的な手111頁の一つとなることが確認された。調査に用い
た教材はやや概念的な内容ではあるが、調査の結果、適切な環境のともではマルチメディア
教材がインタラクティブな教育に有効なツールになると期待できる。最後に、本研究の一部
は、大阪産業大学産業研究所の平成４年度個人研究特別助成金の援助を受けて行われたもの
である。
参考文献
ｌ）山本、他：トランスピユータを用いた視覚教材作成システム（ＦＶＳ)、第一lnl日本ＯＵＧ国際会議、１９８８．
２）川島、他：有限要素法教育ビデオのねらいと制作法、日本機械学会第４皿計算力学講演会、１９９１．
３）Ｍ・Yamamoto,ｅｔａｌ：DistributedRcaltimelmagcEditingSystcmUsingTransputer,Thirdlnternational
Con｢erenceonApplicationso［Transputcrs，Glasgow,ＵＫ，１９９１．
４）松本、他：教室における映像プレゼンテーションの環境について、情報処理学会第441Ⅱ|全国大会、１９９２．
５）浜田、'他：教師付きの映像教材の制作手法（１）、情報処理学会第4411二１１余国大会、１９９２
６）花野、他：一般工学教育のためのビジュアル・インタラクティブシステム、Ｄ＆Ｄ92Conference,日本機
械学会、１９９２．
７）ＩＮＭＯＳＬｔｄ:製品案内、１９８９．
８）コンカレント・システムズ：製品案内、1989.
9７
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